ćw. nr 25
temat: WYZNACZENIE ELEKTROCHEMICZNEGO RÓWNOWAŻNIKA
MIEDZI
WYNIKI POMIARÓW:
m= 137.700 g masa molowa- M= 63.54 kg/mol
m = 138.600 g
k= = 0.000451389 g/C
F== 140.7655385
CZAS [min]
|
J [A] |
3 |
1.4 |
6 |
1.55 |
9 |
1.65 |
12 |
1.6 |
15 |
1.65 |
18 |
1.65 |
20 |
1.6 |
Ciecze i niektóre ciała stałe ,majace właściwości przewodzenia prądu elektrycznego i podlegajace w czasie tego przepływu procesowi rozkładu chemicznego, noszą nazwę elektrolitów. Elektrolitami są przede wszystkim roztwory soli, kwasów i zasad, jak również stopione sole albo tez inne ciecze,
np aceton. do elektrolitów stałych należy szkło, które nawet w temperaturze
pokojowej może podlegać procesowi elektrolizy. Do elektrolitów stałych za-
licza się także tlenek magnezu (MgO), dwutlenek cyrkonu (ZrO2) i tlenek itru (Y2O3).
Przepływ prądu odbywa się za pomocą dwóch elektrod, dodatniej anody i
ujemnej katody. Każdy elektrolit jest w stanie dysocjacji, tzn. ze jego drobiny
rozdzielają się na dwie części: metal (lub wodór w przypadku kwasów) i rodnik
bedący resztą drobiny(grupa OH w przypadku zasady).
Proces dysocjacji w elektrolizie odbywa się niezależnie od obecności zewnę-
trznego pola elektrycznego. Powstanie jonów spowodowane jest w przypadku
roztworów przez siły drobinowe rozpuszczalnika , ktore działają na rozpuszczo-
ną substancję w ten sposób, że wywołują rozpuszczenie jej drobin. w przypadku
roztopionych soli dysocjacja następuje na skutek podwyższenia temperatury. Autorem teorii dysocjacji jest Arrhenius.
Prostym przykładem elektrolizy jest elektroliza stopionego chlorku
sodu(NaCl) przy użyciu katody z żelaza i anody z węgla: sod odkłada
się na katodzie, chlor zaś wydziela się na powierzchni anody.
Procesem elktrolizy rzadzą prawa odkryte przez Faradaya w 1831 r.
Pierwsze prawo Faradaya mówi, że:
Masa produktów elektrolizy, zgromadzonych na jednej z elektrod jest pro-
porcjonalna do ładunku elektrycznego płynacego przez roztwór.
m=ki
Wspołczynnik proporcjonalności k nosi nazwę równoważnika elektrochemi-cznego danego pierwiastka; równa się on liczbowo masie produktu wydzielonego przez nabój 1 kulomba. Wymiarem równoważnika jest więc g/C.
Drugie prawo Faradaya mówi, że:
Masy pierwiastków wudzielanych przez ten sam nabój elektryczny mają się do siebie, jak ich równoważniki chemiczne
Równoważnikiem chemicznym jakiejś substancji nazywa się stosunek masy atomowej do wartościowości.
Zapis drugiego prawa Faradaya jest więc następujący:
m1:m2=k1:k2=:
masy atomowe
wartościowości
Wartość naboju potrzebnego do wydzielenia 1g danego pierwiastka równa się liczbowo 1/k, do wydzielenia 1 gramoatomu potrzebny jest więc nabój k. Z drugiej zaś strony wiadomo, że wartość naboju elektrycznego potrzebnego do
wydzielenia 1 gramoatomu różnych pierwiastków jest wprostproporcjonalna do
ich wartościowości. Iloraz tego naboju elektrycznego i wartościowości poszcze-
gólnych pierwiastków jest więc wartością stałą dla wszystkich pierwiastków; na-
zywa się on stałą Faradaya F:
F ==
Stała Faradaya przedstawia liczbowo wartość naboju elektrycznego, potrzebnego do wydzielenia w procesie elektrolizy jednego gramoatomu jakiegokolwiek pierwiastka lub związku.
Ponieważ jeden gramoatom jakiegokolwiek pierwiastka lub związku zawiera
N=6.02510 atomów, do wydzielenia zas jednego jednowartościowego atomu potrzeba zawsze tego samego naboju, którego wartość wynosi
e=1.60210kulomba,wartość stałej Faradaya wynosi:
F=96520 kulombów/gramorównoważnik
Nabój potrzebny do wydzielenia gramoatomu pierwiastka dwu-, trzywartościo-
wego itd. jest odpowiednio dwa , trzy razy większy.
Pomiar przeprowadz a się przy użyciu jako elektrolitu wodnego roztworu siarczanu miedzi (CuSO) i miedzianych elektrod. Masę miedzi wydzielonej na katodzie wyznacza się na podstawie ważenia przed rozpoczęciem i po zakończeniu procesu elektrolizy. Nabój elektryczny, który przepłynął przez elektrolit, wyznacza się za pomocą amperomierza i sekundomierza.
Przyrządy użyte w ćwiczeniu:
1) Naczynie do elektrolizy
2) Elektrody miedziane
3) Bateria akumulatorów 12V
4) Amperomierz
5) Stoper
6)Opornik suwakowy
Roztwór siarczanu miedzi
DYSKUSJA BŁĘDÓW
= 0.000021659 g/As
błąd względny:
DOKŁADNOŚĆ PRZYRZĄDÓW:
% = 100% = 6.26% waga - 0.01 A
amperomierz - 0.05 A
stoper - 0.2 s
F= (92084.285765.44 ) As/mol
%=100% = 6.28%